岩溶地面塌陷的勘查与防治
［摘要］本文对岩溶地面塌陷勘查的目的任务、勘查方法与要求、成果报告编制及防治等方面进行了较为系统的阐述，对其它地区岩溶地面塌陷勘查如何选择经济、有效的勘查评价方法有一定的借鉴意义。
［关键词］岩溶地面塌陷，土洞，勘查，预测，防治
岩溶地面塌陷是指在岩溶发育地区岩溶洞穴上面的覆盖土层或岩溶顶板在人类活动或自然因素作用下引起变形破坏，向隐伏在其下的早期岩溶洞隙塌落，并在地表形成塌陷坑的一种动力地质作用与现象。岩溶地面塌陷具有突发性和不确定性，对其进行勘查评价、预测预报难度较大。岩溶地面塌陷的产生一般具备三个条件：一是岩溶洞隙的存在是岩溶地面塌陷赖以产生的基础；二是岩溶洞隙上覆的松散土层或结构受破坏的岩层是岩溶地面塌陷的物质来源，其中以上覆土层塌陷最为常见；三是动力条件，主要包括水活动、振动、地震和外加荷载等。因此岩溶地面塌陷勘查、评价和防治工作应围绕这三个条件来展开，以便查清岩溶地面塌陷的发育特征、形成原因与分布规律，提出有效的防治方案。
1勘查目的与任务
岩溶地面塌陷勘查的目的是为岩溶地面塌陷防治服务的。通过勘查，查明岩溶地面塌陷的发育历史、现状、成因、类型、形成条件、地质模式和分布规律，确定岩溶地面塌陷的控制因素，预测其发生发展趋势和危害程度，并提出岩溶地面塌陷的控制、消除、治理和保护的措施和建议。
主要任务是查明勘查区地形地貌和第四系沉积物的岩性、结构、成因类型、厚度、物理力学性质及隐伏土洞的分布规律；查明下伏基岩（尤其是可溶岩）的分布、岩性、埋深、岩溶发育规律、构造发育情况；查明地下水的水动力特性与动态特征；查明岩溶地面塌陷的分布、形成机制、控制因素，预测其发展趋势；进行岩溶地面塌陷综合预测分区评价；并对提出预防和防治措施。
2勘查方法与要求
在勘查之前，应收集勘查区及其周边的有关资料，包括地形图、水文、地质、水文地质、工程地质、建筑工程勘查、地下水的开采、已有塌陷坑和土洞的分布及岩溶地面塌陷形成、发展和防治的资料；在对上述资料综合分析研究后进行野外踏勘，初步了解岩溶地面塌陷的发育特征、形成条件和危害程度。在资料收集、综合分析研究和野外踏勘的基础上编制勘查设计书，合理布置勘查评价工作。勘查方法应以工程地质测绘和地球物理勘探为主，辅以钻探加以验证，必要时结合室内物理模拟试验。
2.1工程地质测绘
工程地质测绘是勘查工作的基础，主要任务是查明勘查区内的地层岩性与结构、地质构造、水位地质特征、地下水的开采现状以及岩溶地面塌陷的形成条件、诱发因素和发生发展规律。测绘的比例尺可根据塌陷区的规模、地质环境条件复杂程度等进行选择，一般情况下，塌陷区规模小于1km2，比例尺可选择1∶1000－1∶5000，塌陷区规模在1－10km2之间，比例尺可选择1∶5000－1∶25000。测绘工作量布置时可根据勘查的重点合理布置。
2.2地球物理勘探
地球物理勘探对岩溶地面塌陷勘探效果明显，通过地球物理勘探主要查明岩土体的分布、基岩面的起伏情况、隐伏断裂带、土洞和岩溶发育特征。地球物理勘探方法应根据勘察区的地质条件选择有效的物探方法，应尽可能选用效果好的新技术新方法，如地质雷达、高密度电阻率法等(表1)。
表1选用的物探方法
地质目的 物探方法
基岩埋深及基岩面起伏形态 高密度电阻率法、地质雷达、综合测井
隐伏断裂破碎带 高密度电阻率法、地震折射法、频率测深法
土洞 高密度电阻率法、地质雷达
岩溶发育带 地质雷达、高密度电阻率法、电磁波CT、激发激化法
如运用高密度电阻率在江山市黄泥岗探测地下岩溶，剖面反映清晰，区内岩溶发育(图1)。
物探测线布置应尽量垂直于断裂构造、地层走向及岩溶、土洞和塌陷坑的发育方向，并尽可能避免或减少地形和其它干扰因素的影响。物探测线的长度和间隔应以控制勘查区范围和满足勘查任务的需要为原则，对重点地段可进行较高精度的物探工作和多种物探方法对比解译，保证勘探工作质量。物探工作应遵循由已知到未知的原则，对物性前提不明的地区，布置物探前，应先进行适量的勘探方法有效性试验。物探解译成果应有钻探验证资料。
2.3钻探
钻探工作的主要任务是：验证物探异常，查明第四系覆盖层岩性和分布特征；岩溶发育带及发育程度；土洞发育特征及含水层的分布、埋藏条件、富水性、渗透性等。钻孔的布置位置应考虑综合利用，一般布置在物探异常明显的塌陷区或潜在塌陷区。钻孔中应有10－30％为控制孔，孔深以揭穿浅部岩溶发育带为原则，孔深一般不超过100m。
2.4岩溶地面塌陷的物理模拟试验
通过模拟试验，再现岩溶地面塌陷的发育全过程，来探讨其形成机制、控制因素，为岩溶地面塌陷的评价和预测提供依据。
模型设计应以勘查区地质环境条件和地下水开采的情况为依据，注重设计模型与地质模型的一致性。每一致塌模式做1－2组，研究岩溶地面塌陷与主控因素之间的关系。
2.5岩溶地面塌陷预测评价
岩溶地面塌陷的预测是指对岩溶地面塌陷发生发展趋势的预测，由于岩溶地面塌陷的产生是受多种影响因素综合作用的结果，目前还难以实现准确的定量预测，一般以定性分析为主，结合半定量计算，进行综合预测分区。定性预测是在岩溶、土洞发育和分布规律的地质分析基础上进行，分析岩溶地面塌陷形成条件和影响因素与已知岩溶地面塌陷之间的关系，确定影响岩溶地面塌陷的主要因素与分级指标，来反映其形成条件、发育特征与趋势的相同性和差异性；定性预测的方法主要有地质分析法和经验指标预测法。半定量预测是根据岩溶地面塌陷发育的主控因素，如岩溶发育程度、松散盖层的厚度、结构和性质，以及地质构造、地下水水动力条件等，运用统计分析法、模糊综合评判法、数量化理论计算法、灰色系统理论分析法和经验公式计算法等进行评价。
3成果报告编制要求
成果报告应资料完整、真实准确、数据无误、图表清晰、结论有据、建议合理、便于使用。一般应包括下列内容；勘查目的任务和工作依据；勘查区位置和社会经济概况、以往地质工作程度；本次勘查方法、完成工作量及质量评述；地质环境条件(气象水文、地形地貌、地层岩性、地质构造与区域地壳稳定性、水文地质条件、工程地质条件和人类工程活动对地质环境的影响)；岩溶与土洞的发育特征（岩溶和土洞的发育特征、形成机制与发育规律）；岩溶地面塌陷发育现状（岩溶地面塌陷发育特征、发育规律、危险性评价、形成原因与形成机制）；岩溶地面塌陷综合预测分区评价；岩溶地面塌陷的防治措施；结论建议。